Pract9 - Departamento de Mecnica de Fluidos de la Escuela...

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Unformatted text preview: Departamento de Mecnica de Fluidos de la Escuela de Ingenieros Industriales de Terrassa,(U.P.C.) Prctica 9: Capa lmite. Pagina 1 Capa lmite 1. Introduccin El objetivo de esta prctica es obtener el perfil de velocidades del flujo de capa lmite sobre placas con distintas rugosidades. Si consideramos el flujo de un fluido viscoso sobre una placa alineada en la direccin de la corriente (fig. 1a), en el supuesto de flujo ideal (sin rozamiento) la velocidad y la presin a travs del campo de flujo seran uniformes, con una distribucin de velocidad como la de la figura 1b. Sin embargo, si el fluido es real, a partir del borde delantero de la placa plana se forma una capa de fluido muy tenue en la inmediata proximidad de la placa que resulta frenada por el rozamiento. En esta capa la velocidad crece desde el valor nulo en la misma pared (condicin de no deslizamiento) hasta su pleno valor en la corriente exterior, ya sin rozamiento. Siguiendo a L. Prandtl, esa capa se denomina capa lmite. El espesor de esta capa aumenta progresivamente aguas debajo de la corriente (ver figura 1c). La velocidad en la capa lmite se aproxima asintticamente a la velocidad en el flujo principal. Su espesor crece progresivamente aguas abajo (fig. 2), existiendo una zona inicial de flujo laminar, que se transforma progresivamente en turbulento a medida que crece el espesor de la capa lmite. VELOCIDAD V PRESIN P 1.a VELOCIDAD V 1.b Departamento de Mecnica de Fluidos de la Escuela de Ingenieros Industriales de Terrassa,(U.P.C.) Prctica 9: Capa lmite. Pagina 2 VELOCIDAD V 1.c FLUJO SIN ROZAMIENTO Fig. 1. Perfil de velocidades sobre una placa plana V: Velocidad en la zona no perturbada Fig. 2. Estructura de la capa lmite sobre una placa plana. (1 y 2: perfiles de velocidad). La tensin tangencial en la capa lmite laminar es proporcional al gradiente de velocidad en el contorno, de acuerdo con la ley de Newton y por tanto tendremos: dy du l = (1) donde:- : viscosidad dinmica del fluido. Departamento de Mecnica de Fluidos de la Escuela de Ingenieros Industriales de Terrassa,(U.P.C.) Prctica 9: Capa lmite. Pagina 3 En la porcin turbulenta de la capa lmite, el intercambio de cantidad de movimiento causado por las componentes de fluctuacin de velocidad, provoca la aparicin de una tensin tangencial adicional, o de Reynolds. Para los flujos paralelos de cortadura cabe utilizar, a efectos de clculo de tensiones en la capa lmite turbulenta, la viscosidad de remolino de Boussinesq, , tal que: dy du l = (2) En este caso la tensin tangencial depender de , que no es una propiedad fsica, sino que depende del flujo y de la naturaleza de la turbulencia que se desarrolla en su seno....
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This note was uploaded on 01/05/2011 for the course CSU 3 taught by Professor Handsome during the Spring '10 term at CSU Pueblo.

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